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顶管穿越道路的保护方案

正常情况下,顶管过重要道路时都要求先顶钢筋混凝土管,然后内套钢管,混凝土管和钢管之间空隙用水泥浆注实,双重保险,这样当顶管穿越完成后,在管线的长期使用过程中,基本不会对道路有任何影响。

所以影响一般都是在顶管的施工过程中,一般可以分为土体扰动、顶管注浆、水土流失等影响。

1. 土体扰动会使道路下方土体发生应力重分布,土体出现轻微沉降或位移,这种变形会直接传递至路面结构,导致道路面层出现不均匀沉降、细微裂缝甚至局部坑槽,影响道路平整度与行车舒适性。

2. 顶管推进过程中若注浆控制不当,过量注浆可能造成局部土体隆起,进而顶托路面形成鼓包,破坏路面原有线形与结构完整性,注浆不足则会加剧土体沉降,进一步扩大路面损坏范围。

3. 施工过程中管道轴线偏差、顶进阻力变化以及周边土体失水等问题,还会间接影响道路基层的稳定性,使路基承载力下降,长期来看容易引发路面结构性损坏。

4. 在地质条件较差或道路建成年代较久的路段,顶管施工带来的土体扰动影响会更为明显,严重时可能导致道路出现明显沉陷、开裂,影响道路正常使用功能,甚至需要后期进行路面修复与加固处理才能恢复通行条件。

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某保护方案实例:

(一)施工前的准备工作

1、做好顶管施工前的施工准备工作,对作业人员进行技术、安全交底,使每一个参加施工的工作人员清楚了解本区间顶管与道路、地下管线之间的相对位置。;

2、管材进场时,严格进行进场验收,并按规范要求进行管材及配套橡胶圈检测,合格后方可用于施工,避免因管材、橡胶圈等不合格造成管道后期产生渗漏,导致路面产生沉降塌陷。

3、做好管材供应工作。在顶进过程中,管材的及时供应非常重要,如果供应不及时造成顶进停止,后果非常严重,由于机头重量一般较大,长时间滞留会造成机头沉降,使轴线发生偏差,泥浆液化或使已顶好的管材与周围土体发生粘结,使得摩阻力增大,造成后续顶管困难、道路沉降等诸多严重后果。因此,在开始顶进前,需制定详细周全的供应计划,现场应备有足够余量。为此,应提前与管材供应厂家联合编制管材制作、供应计划,保证正常供应。

(二)顶管试顶进

1、为确保顶管顺利穿越重要市政道路,计划将顶管始发前30~40m阶段作为穿越的试掘进段。通过试顶进段对经过计算切口水压力进行微调,以保证顶管穿越期间,采取最合理的施工参数,将地表的沉降控制在允许的变化范围内。

2、在顶进过程中,以模拟穿越市政道路为中心内容,每环进行二次沉降监测,根据监测数据调整施工参数,指导顶进。这样通过一段距离的反复监测和施工参数的调整,掌握该区域顶进时的切口土压力、出土量、顶进速度、注浆量及纠偏量等参数的最优化配置,能将沉降量控制在很小的范围内。

3、在试顶进施工过程中,采用科学方法和有效手段获取瞬间变化的信息,使监测数据能及时、准确的反映实际情况,做到信息化施工,每一次测量成果将及时汇总给施工技术部门及管控平台,以便于相关人员及时了解施工现状和穿越区域变形情况,确定新的施工参数和注浆量等信息和指令,并传递给顶管操作平台面,使顶进进施工面及时作相应调整,最后通过监测确定效果,从而反复循环、验证、完善,确保在正式穿越市政道路时,能够将所有施工参数调整到最佳。 

4、在顶管试顶进阶段,机头穿越洞口加固范围后,每5m布设一排沉降监测点,在顶管机头到达、穿越、通过过程中,持续对地面沉降进行监测,并将监测数据及时反馈给施工技术部门和操作平台,根据监测数据及时调整施工参数,这样,通过不断反复的调整、验证、完善,确保试顶进阶段获取足够的信息,并将施工参数调整至最佳状态,以确保顺利、安全的穿越市政道路。

6、在顶管进洞前应做好准备工作,在机头出洞后及时将机头和连接的管道分离,机头及时吊出井外,在第一时间进行洞口封门止水,避免土体、地下水与泥浆通过洞口过度流失,导致路面产生沉降;

7、在顶管通过路面时设置间距为2m的观测点,根据顶进位置每小时进行不间断的测量,发现沉降超过报警值应立即停止作业,找出原因并采取相应措施后才可继续施工。

(三)顶管顶进阶段

在顶进施工中,通过施工实践不断优化顶管顶进参数控制地表变形,减少对管线、建筑物的影响,紧密依靠地表变形、管线及建筑物监测,及时调整顶管掘进参数,不断完善施工工艺,将施工后管线沉降量控制在最小范围内。在穿越施工过程中主要采用的技术措施有以下几个方面:

(1)严格控制顶管正面土压力及泥水仓压力,均衡施工。

(2)在穿越过程中,顶管机顶进速度不宜过快,以1cm/min为宜,顶进过程速度保持稳定,确保顶管均衡、匀速地穿越,减少顶管顶进对前方土体造成的扰动。

(3)顶管在穿越时,要严格控制好顶管姿态,严防顶管“磕头”。顶管进行平面或高程纠偏的过程中,必然会增加管道与土层间的空隙,因此在顶管进入穿越范围内之前,顶管姿态应当尽可能地保持良好。在穿越过程中,尽可能地勤测勤纠,减少顶管纠偏量和纠偏次数。

(4)同步注浆:穿越前,对膨润土注浆系统进行一次维护保养,确保穿越时膨润土注浆系统正常运行。穿越时,特别是当顶管机顶进速度较慢时,应严格控制浆液压注的均匀性,避免注浆过于集中或间断,尽量有效合理填充管道与土层间空隙。根据地面变化和地下水位情况等因素及时调整压力和注浆量,每天的注浆量应做好记录,作为分析地层损失的依据,注浆工艺由专人负责,并保证注浆设备和管路可靠,每日定期检查。

(四)加强施工监测,做好应急措施

(1)顶管施工期间对市政道路、管线等建构筑物布设沉降监测点,观测沉降变化,监测报警值初步拟定为:沉降速率2mm/d,累计值10mm。

(2)在顶管穿越过程中,每4小时进行一次监测,并将监测数据迅速地传达给值班人员和现场施工技术小组。穿越过程中根据实际需要进行24小时不间断的跟踪监测,通过监测数据指导顶管施工参数的设定,保证施工安全。

(3)施工过程中,如发现沉降逼近监测报警值,或沉降速率迅速增加,则立即对沉降部位进行压密注浆,对土体进行加固,避免沉降进一步发展。

(五)顶管浆液置换

待顶管穿越后,必须对管线继续进行跟踪监测,直至其变形趋于稳定。同时根据监测报表在通道内对穿越区域进行壁后二次注浆。浆液采用水泥厚浆,根据实际情况分多次压注。

(六)接口处理

(1)顶进前对管材、钢套环、橡胶密封圈和软木衬垫等配件进行检测,确保符合设计标准要求。并在现场作试安装,检验管材接口质量。

(2)钢套环按设计要求进行防腐处理,刃口无疵点,焊接处平整,肢部和钢板平面垂直。

(3)插入安装滑动部位应均匀涂抹薄层硅油等润滑材料,承插时外力必须均匀,橡胶圈不移位、不反转、不露出管外。

(4)顶管结束后,按设计要求在内间隙以双组份聚硫密封膏,并按设计要求对管道进行防腐施工。

(5)严格按照设计要求进行管道闭水试验及CCTV检测,确保管道渗漏水量满足规范要求。

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